安徽省芜湖市2022_2023学年高一（下）期末物理试卷（含解析）

2022~2023学年安徽省芜湖市高一（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共10小题，共30.0分）
1. 如图所示，在德州市的某十字路口，设置有右转弯专用车道。现有一辆汽车正在水平右转弯车道上行驶，其运动可视作圆周运动，行驶过程中车辆未发生打滑。司机和副驾驶座上的乘客始终与汽车保持相对静止。当汽车在水平的右转弯车道上减速行驶时，下列说法正确的是( )
A. 司机和乘客具有相同的线速度
B. 汽车所受的合力一定指向圆心
C. 汽车对乘客的作用力小于汽车对司机的作用力
D. 汽车对乘客的作用力大于乘客所受的重力
2. 关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是( )
A. 第谷通过整理大量的天文观测数据得到行星运动规律
B. 开普勒指出，地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力
C. 卡文迪许在实验室里通过扭秤实验中几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量的数值
D. 牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”
3. 一台电动机正常工作时的输出功率是，要用它匀速提升的货物，提升的速度为( )
A. B. C. D.
4. 甲，乙、丙三个物体在力作用下沿各自图示速度方向单向运动，发生了一段水平位移，已知，，力对三个物体做的功分别记为甲、乙、丙，则( )
A. 甲 B. 乙
C. 丙 D. 以上三个都正确
5. 地球的公转轨道接近圆，而彗星的公转轨道则是一个非常扁的椭圆如图。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是年，预测下次飞近地球将在年左右。若哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，向心加速度；在远日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，向心加速度，则( )
A.
B.
C. 哈雷彗星公转轨道半长轴与地球公转半径之比为
D. 哈雷彗星公转周期与地球公转周期之比为
6. 运动员将质量为的足球踢出后，某人观察它在空中飞行情况，估计上升的最大高度是，在最高点的速度为。不考虑空气阻力，取。运动员踢球时对足球做的功约为( )
A. B. C. D.
7. A、两物体的质量之比，它们以相同的初速度在水平面上做匀减速直线运动，直到停止，其图像如图所示。此过程中、两物体( )
A. 运动位移大小之比为 B. 运动加速度大小之比为
C. 受到的摩擦力大小之比为 D. 克服摩擦力做的功之比为
8. 跳台滑雪是一项勇敢者的运动，运动员穿专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。现有某运动员从跳台处沿水平方向飞出，在斜坡处着陆，如图所示。测得，间的距离为，斜坡与水平方向的夹角为，取。则运动员空中飞行( )
A. 时间为 B. 水平位移为
C. 竖直位移为 D. 离斜坡表面最远的距离为
9. 如图所示，带有一白点的黑色圆盘，绕过其中心且垂直于盘面的轴沿顺时针方向匀速转动，转速。在暗室中用每秒闪光次的频闪光源照射圆盘，则可判断( )
A. 白点转动的方向为逆时针，转动的周期为
B. 白点转动的方向为逆时针，转动的周期为
C. 白点转动的方向为顺时针，转动的周期为
D. 白点转动的方向为顺时针，转动的周期为
10. 如图所示，在同一竖直平面内两正对着的相同半圆光滑轨道，相隔一定的距离，虚线沿竖直方向，一小球能在其间运动。今在最低点与最高点各放一个压力传感器，测试小球对轨道的压力，并通过计算机显示出来。当轨道距离变化时，测得两点压力差与距离的关系图像如右图所示。不计空气阻力，取。则可判断( )
A. 小球的质量为
B. 相同半圆光滑轨道的半径为
C. 若小球在最低点的速度为，小球沿光滑轨道恰能通过点，则为
D. 若小球在最低点的速度为且为，则小球运动到点时的速度为
二、填空题（本大题共5小题，共16.0分）
11. A、两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动，在相同的时间内，它们通过的路程之比是，运动方向改变的角度之比是。它们的线速度之比是 ，角速度之比是 ，向心加速度之比是 。
12. 有一辆质量为的小汽车驶上圆弧半径为的拱桥。汽车到达桥顶时速度为，汽车对桥的压力是 。取
13. 若在速度为倍光速的飞船上有一只完好的手表走过了，根据相对论时空观的时间延缓效应，地面上的人认为它走过这“实际”上花了 。
14. 如图所示，一质量为的小球，用长为的细绳悬挂于点正下方的点。小球在水平恒力的作用下，从点运动到点。已知重力加速度为，则小球在点的速度大小为 。
15. 有一质量为、半径为、密度均匀的球体，在距离球心为地方有一质量为的质点。现从中挖去半径为的球体，如图所示，剩余部分对的万有引力为 。
三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）
16. 在“探究向心力大小的表达式”实验中，所用向心力演示器如图所示，待选小球是质量均为的球、球和质量为的球，标尺和可以显示出两球所受向心力的大小。图是演示器部分原理示意图，其中皮带轮、的半径相同，轮的半径是轮的倍，轮的半径是轮的倍，轮的半径是轮的倍，轮的半径是轮的倍；两转臂上黑白格的长度相等；、、为三根固定在转臂上的挡板可与转臂上做圆周运动的实验球产生挤压，从而提供向心力。( )

皮带与不同半径的塔轮相连，主要是为了使两小球具有不同的_____。
A.转动半径 线速度
C.角速度 加速度
若将球、分别放在挡板、位置，将皮带与轮和轮相连则是在研究向心力的大小与_____的关系。
A.转动半径 质量
C.角速度 线速度
若将球、分别放在挡板、位置，转动手柄时标尺和标尺示数的比值为，则可判断与皮带连接的变速塔轮为_____。
A.和 和
C.和 和
17. 在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中：
图 图
下列器材中如图不必要的一项是______ 只需填字母代号．
A.重物 纸带 天平 低压交流电源 毫米刻度尺
关于本实验的误差，说法不正确的一项是______
A.选择质量较小的重物，有利于减小误差
B.选择点击清晰且第、两点间距约为的纸带，有利于减小误差
C.先松开纸带后接通电源会造成较大的误差
D.实验产生误差的主要原因是重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用
在实验中，质量的物体自由下落，得到如图所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为，那么从打点计时器打下起点到打下点的过程中，物体重力势能的减少量 ______ ，此过程中物体动能的增加量 ______ 。取，保留三位有效数字
四、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
18. “套圈圈”是老少皆宜的游戏。如图，某同学站在起始线后以初速度向前抛出铁丝圈，铁丝圈抛出时在起始线正上方，套中地面上距离起始线处的目标。忽略空气阻力，则：
铁丝圈在空中运动的时间；
抛出铁丝圈时圈距离地面高度是多少？
19. 年月日长征二号运载火箭托举神舟十六号载人飞船跃入苍穹，在太空飞行数小时后，与空间站组合体径向交会对接，景海鹏、朱杨柱、桂海潮名航天员依次进驻空间站天和核心舱。神舟十六号载人飞船与空间站组合体对接示意图如图所示，组合体处于半径为的圆轨道Ⅲ，飞船处于半径为的圆轨道Ⅰ，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到处与空间站组合体对接。已知地球的半径为，地球表面重力加速度为。求：
飞船在轨道Ⅰ时的线速度大小。
空间站组合体在轨道Ⅲ运行的周期。
飞船由轨道Ⅱ的点飞至点所需的时间。
20. 如图所示，光滑水平面与竖直面内的粗糙半圆形导轨在点相接，导轨半径为。轻质弹簧左端固定于挡板，右端自由伸长至点。一质量为的小物块将弹簧压缩后由静止释放，在弹力作用下小物块获得某一向右速度后脱离弹簧，它经过点的速度为，之后沿半圆形导轨运动，恰能通过最高点。已知重力加速度为，忽略空气阻力。求：
弹簧压缩时的弹性势能；
小物块沿半圆形导轨运动过程中克服阻力做的功；
若水平面间不光滑，且与小物块间的动摩擦因数为，间距为，点左侧水平面及半圆形导轨均光滑。欲使小物块滑上半圆形轨道且中途不脱离半圆形导轨，则压缩弹簧时存贮的弹性势能大小范围是多少？
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键知道圆周运动的性质，明确司机和乘客同一车上的转动角速度、周期和频率是相同的，同时会分析向心力的来源。
司机和乘客的角速度相等，但离圆心的距离不相等，根据可知，线速度不相等；汽车做变速圆周运动，合外力不指向圆心；司机和乘客质量未知，无法比较受到汽车的作用力大小；司机和乘客受重力、汽车的作用力，竖直方向受力平衡，水平方向的合力提供向心力。
【解答】
A.司机和副驾驶座上的乘客始终与汽车保持相对静止，司机和乘客具有相同的角速度，但半径不同，根据线速度与角速度的关系，则线速度不同，故A错误；
B.因汽车做减速圆周运动，汽车所受的合力分解为指向圆心的向心力和与运动方向相反使速率减小的切向力，故合力的方向一定不指向圆心，故B错误；
C.乘客和司机角速度相同，由牛顿第二定律有，右转弯时乘客的半径小，但因不确定乘客和司机的质量大小关系，故汽车对乘客的作用力和对司机的作用力大小关系无法确定，故C错误；
D.汽车对乘客的作用力有竖直方向的支持力和水平方向使乘客做减速圆周运动合力，竖直方向的支持力与乘客所受的重力平衡，则汽车对乘客两个方向的力的合力一定大于乘客所受的重力，故D正确。
故选D。

2.【答案】
【解析】A.开普勒通过整理第谷大量的天文观测数据得到行星运动规律，A错误；
B.牛顿提出地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力，B错误；
C.卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量的数值，C正确；
D.牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球表面的重力加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”，D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】据瞬时功率的表达式可得，由于货物匀速上升，据平衡条件可得，联立解得，故ACD错误，B正确。
故选B。
4.【答案】
【解析】A.根据功的定义式，力对甲做的功为，故A正确；
B.根据功的定义式，力对乙做的功为，故B错误；
根据功的定义式，力对丙做的功为，故CD错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】A.根据开普勒第二定律可得，由于，则有，故A错误；
B.根据牛顿第二定律可得，，由于，则有，故B正确；
哈雷彗星最近出现的时间是年，预测下次飞近地球将在年左右，可知哈雷彗星的周期为，哈雷彗星公转周期与地球公转周期之比为，根据开普勒第三定律可得，
哈雷彗星公转轨道半长轴与地球公转半径之比为，故CD错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】设运动员踢球时对足球做的功为，根据动能定理有，解得，故ACD错误，B正确。
故选B。
7.【答案】
【解析】A.图像中，图像与时间轴所围面积表示位移，根据图像有，，解得、两物体运动位移大小之比为，故A错误；
B.图像中，图像斜率的绝对值表示加速度大小，根据图像有，，解得、两物体运动加速度大小之比为，故B错误；
C.根据牛顿第二定律有，，根据上述以及题中所给数据，解得、两物体受到的摩擦力大小之比为，故C错误；
D.根据功的定义有，，结合上述，解得、两物体克服摩擦力做的功之比为，故D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】运动员从跳台处沿水平方向飞出，在斜坡处着陆，测得，间的距离为，斜坡与水平方向的夹角为，则水平位移为，竖直位移为，竖直方向根据，解得，故ABC错误；
D.水平方向有，解得初速度为，将运动员的运动分解为沿斜坡和垂直斜坡两个分运动，则垂直斜坡分运动的初速度大小为，垂直斜坡分运动的加速度大小为，则当垂直斜坡的分速度减为时，运动员离斜坡表面最远，最远距离为，故D正确。
故选D。
9.【答案】
【解析】由题意黑色圆盘，可绕过其中心，垂直于盘面的轴匀速转动，每秒沿顺时针方向旋转圈，即频率为，
在暗室中用每秒闪光次的频闪光源照射圆盘，即，则，所以观察到白点逆时针旋转，
则有，所以观察到白点逆时针转动，转动周期为。故BCD错误，A正确。
故选A。
10.【答案】
【解析】设轨道半径为，从最低点到最高点过程，据机械能守恒定律可得，由牛顿第二定律可得，对点，对点，联立解得两点的压力差为，由题图可得，截距为，斜率为，解得，，AB错误；
C.小球沿光滑轨道恰能通过点的条件为，若小球在最低点的速度为，代入表达式，解得，C正确；
D.若小球在最低点的速度为且为，代入解析中表达式，解得，D错误。
故选C。
11.【答案】

【解析】在相同的时间内，它们通过的路程之比是，根据，可知它们的线速度之比为；
在相同的时间内，运动方向改变的角度之比是，根据，可知它们的角速度之比为；
根据，可知它们的向心加速度之比为。
12.【答案】
【解析】以汽车为对象，根据牛顿第二定律可得，解得汽车受到的支持力大小为，根据牛顿第三定律可知汽车对桥的压力为。
13.【答案】
【解析】由相对论时空观可得，其中，，联立解得，故地面上的人认为它走过这“实际”上花了。
14.【答案】
【解析】从点运动到点，根据动能定理可得，又，联立解得小球在点的速度大小为。
15.【答案】
【解析】质量为的球体对质点的万有引力，挖去的球体的质量，质量为的球体对质点的万有引力，则剩余部分对质点的万有引力为。
16.【答案】；
；

【解析】皮带传动过程中，与皮带接触的边缘的线速度大小相等，皮带与不同半径的塔轮相连时，根据，解得，可知，小球转动的角速度不同。
故选C。
皮带轮、的半径相同，若将皮带与轮和轮相连，根据上述可知，小球转动的角速度相同，球、质量相同，小球在挡板、位置圆周运动的半径不同，实验目的是研究向心力的大小与转动半径的关系。
故选A。
对小球有，对小球有，根据题意有，，解得，
令皮带转动速度为，则有，解得，可知皮带连接的变速塔轮为和。
故选C。
17.【答案】；；；。
【解析】
【分析】
本题考查验证机械能守恒定律的实验，熟悉实验原理和注意事项、误差分析是解题的关键。
根据实验原理分析即可判断；
根据实验注意事项与误差分析逐一分析即可判断；
计算物体重力势能的减少量，根据匀变速直线运动规律推论得出点时物体的速度，从而计算出物体动能的增加量。
【解答】
在“验证机械能守恒定律”的实验中，我们验证的是减少的重力势能与增加的动能之间的关系，即比较与的关系，在比较时物体质量可以约掉，因此不需要天平，故C正确；
、质量较小时，阻力相对就较大，导致增加的动能更小于减小重力势能，故A错误；
B、选择点击清晰且第、两点间距约为的纸带，这样才能确保初速度为零，故B正确；
C、先松开纸带后接通电源，这样初速度不为零，但处理时，却当作初速度为零的，所以会造成较大的误差，故C正确；
D、实验产生误差的主要原因是重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用，故D正确；
本题选不正确的，所以选：；
物体重力势能的减小量等于其重力所做功，故有：，
在匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，
故有：，
所以物体动能的增量为：。
18.【答案】解：铁丝圈在水平方向做匀速运动，
则在空中运动的时间：；
铁丝圈在竖直方向做自由落体运动，
则抛出铁丝圈时圈距离地面高度是：。

【解析】铁丝圈在水平方向做匀速运动，根据速度公式求得铁丝圈在空中运动的时间；
铁丝圈在竖直方向做自由落体运动，根据运动学公式求得抛出铁丝圈时距离地面高度。
19.【答案】解：飞船在轨道Ⅰ时，根据万有引力提供向心力可得：，
物体在地球表面满足：，
联立解得：；
空间站组合体在轨道Ⅲ时满足：，
联立解得：；
根据开普勒第三定律可得：，
其中：，
解得：，
飞船由轨道Ⅱ的点飞至点所需的时间为：，
代入可得：。

【解析】见答案
20.【答案】解：由静止释放到点的过程机械能守恒，故弹簧压缩时的弹性势能为：；
物块恰能通过点，则有：，
对到的过程应用动能定理可得：，
联立解得克服阻力做的功为：；
若物块恰能滑至点，由功能关系可知：，
若物块恰能滑至半圆形导轨的与圆心等高处，由功能关系可知：，
若物块恰能通过半圆形导轨最高点，由功能关系可知：，
弹性势能大小范围为：或。

【解析】见答案
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